半導(dǎo)體直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計和測試計劃書(編輯修改稿)
2024-08-30 01:30 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 出不同的設(shè)計方案。方案一：簡單的并聯(lián)型穩(wěn)壓電源并聯(lián)型穩(wěn)壓電源的調(diào)整元件與負(fù)載并聯(lián)，因而具有極低的輸出電阻，動態(tài)特性好，電路簡單，并具有自動保護(hù)功能；負(fù)載短路時調(diào)整管截止，可靠性高，但效率低，尤其是在小電流時調(diào)整管需承受很大的電流，損耗過大，因此在本實驗中此方案不適合。方案二：輸出可調(diào)的開關(guān)電源；開關(guān)電源的功能元件工作在開關(guān)狀態(tài)，因而效率高，輸出功率大；且容易實現(xiàn)短路保護(hù)與過流保護(hù)，但是電路比較復(fù)雜，設(shè)計繁瑣，在低輸出電壓時開關(guān)頻率低，紋波大，穩(wěn)定度極差，因此在本實驗中此方案不適合。方案三：由固定式三端穩(wěn)壓器（7807905）組成由固定式三端穩(wěn)壓器（7807905）輸出腳V0、輸入腳Vi和接地腳GND組成，它的穩(wěn)壓值為+5V和5V，它屬于CW78和CW79系列的穩(wěn)壓器，輸入端接電容可以進(jìn)一步濾波，輸出端接電容可以改善負(fù)載的瞬間影響，此電路比較穩(wěn)定。根據(jù)實驗設(shè)計要求，本實驗采用方案三。輸入220伏的交流電，輸出為正負(fù)5V，正負(fù)12v，則首先應(yīng)該進(jìn)行降壓處理，然后要對降壓后的交流電進(jìn)行整流，再其次是對含有交流成分的脈動直流電進(jìn)行濾波處理，最后對直流點進(jìn)行最后的穩(wěn)壓處理。第三章 電路的設(shè)計2．1 直流穩(wěn)壓電源的基本原理 直流穩(wěn)壓電源基本框架圖直流穩(wěn)壓電源一般由電源變壓器T、整流濾波電路及穩(wěn)壓電路所組成，： 整流與穩(wěn)壓過程電源變壓器是將交流電網(wǎng)220V的電壓變?yōu)樗枰碾妷褐?，并送給整流電路，變壓器的變比由變壓器的副邊電壓確定。電源變壓器的效率為：其中：P2 是變壓器副邊的功率，P1 是變壓器原邊的功率。一般小型變壓器的效率如表1 所示：表 1 小型變壓器的效率副邊功率P2 10VA10 ~ 30VA30 ~ 80VA80 ~ 200VA效率η因此，當(dāng)算出了副邊功率P2后，就可以根據(jù)上表算出原邊功率P1。一、單相整流電路（一）半波整流電路單相半波整流電路如下圖(a)所示，圖中Tr為電源變壓器，用來將市電220V交流電壓變換為整流電路所要求的交流低電壓，同時保證直流電源與市電電源有良好的隔離。設(shè)V為整流二極管，令它為理想二極管，RL為要求直流供電的負(fù)載等效電阻。由圖可見，負(fù)載上得到單方向的脈動電壓，由于電路只在u2的正半周有輸出，所以稱為半波整流電路。半波整流電路結(jié)構(gòu)簡單，使用元件少，但整流效率低，輸出電壓脈動大，因此，它只使用于要求不高的場合。（二）橋式整流電路為了克服半波整流的缺點，常采用橋式整流電路，如下圖所示，圖中VVVV4四只整流 二極管接成電橋形式，故稱為橋式整流。設(shè)變壓器二次電壓u2=21/2U2sinωt，波形如電壓、電流波形圖(a)所示。在u2的正半周，即a點為正，b點為負(fù)時，VV3承受正向電壓而導(dǎo)通，此時有電流流過RL，電流路徑為a→V1→RL→V3→b，此時VV4因反偏而截止，負(fù)載RL上得到一個半波電壓，如電壓、電流波形圖(b)中的0～π段所示。若略去二極管的正向壓降，則uO≈u2。電壓、電流波形在u2的負(fù)半周，即a點為負(fù)b點為正時，VV3因反偏而截止，VV4正偏而導(dǎo)通，此時有電流流過RL，電流路徑為b→V2→RL→V4→a。這時RL上得到一個與0～π段相同的半波電壓如電壓、電流波形圖(b)中的π～2π段所示，若略去二極管的正向壓降，uＯ≈－u2。由此可見，在交流電壓u2的整個周期始終有同方向的電流流過負(fù)載電阻RL，故RL上得到單方向全波脈動的直流電壓?？梢?，橋式整流電路輸出電壓為半波整流電路輸出電壓的兩倍，所以橋式整流電路輸出電壓平均值為uＯ=2=。橋式整流電路中，由于每兩只二極管只導(dǎo)通半個周期，故流過每只二極管的平均電流僅為負(fù)載電流的一半，在u2的正半周，VV3導(dǎo)通時，可將它們看成短路，這樣VV4就并聯(lián)在u2上，其承受的反向峰值電壓為URＭ=21/2U2。同理，VV4導(dǎo)通時，VV3截止，其承受的反向峰值電壓也為URＭ=21/2U2。二極管承受電壓的波形如電壓、電流波形圖(d)所示。由上圖可見，在交流電壓u2的整個周期始終有同方向的電流流過負(fù)載電阻RL，故RL上得到單方 向全波脈動的直流電壓?？梢?，橋式整流電路輸出電壓為半波整流電路輸出電壓的兩倍。橋式整流電路與半波整流電路相比較，其輸出電壓UO提高，脈動成分減小了。整流電路將交流電變?yōu)槊}動直流電，但其中含有大量的交流成分（稱為紋波電壓）。應(yīng)在整流電路的后面加接濾波電路，濾去交流成分。(一)電容濾波設(shè)電容兩端初始電壓為零，并假定t=0時接通電路，u2為正半周，當(dāng)u2由零上升時，VV3導(dǎo) 通，C被充電，同時電流經(jīng)VV3向負(fù)載電阻供電。忽略二極管正向壓降和變壓器內(nèi)阻，電容充電時間常數(shù)近似為零，因此uo=uc≈u2，在u2達(dá)到最大值時，uc也達(dá)到最大值，然后u2下降，此時，ucu2，VV3截止，電容C向負(fù)載電阻RL放電，由于放電時間常數(shù)τ=RLC一般較大，電容電壓uc按 指數(shù)規(guī)律緩慢下降，當(dāng)下降到|u2|uc時，VV4導(dǎo)通，電容C再次被充電，輸出電壓增大，以后重復(fù)上述充放電 過程。其輸出電壓波形近似為一鋸齒波直流電壓。 （二）其他形式濾波電路電路如下圖所示，電感L起著阻止負(fù)載電流變化使之趨于平直的作用。直流分量被電感 L 短路，交流分量主要降在L 上 ，電感越大，濾波效果越好 。一般電感濾波電路只使用于低電壓、大電流的場合。 型濾波為了進(jìn)一步減小負(fù)載電壓中的紋波可采用p 型LC濾波電路。由于CC2 對交流容抗小，而電 感對交流阻抗很大，因此，負(fù)載RL上的紋波電壓很小。（一）三端固定輸出集成穩(wěn)壓器介紹CW7800 系列(正電源)，CW7900 系列(負(fù)電源) LM系列。輸出電壓：5 V/ 6 V/ 9 V/ 12 V/ 15 V/ 18 V/ 24 V 輸出電流：78L / 79L — 輸出電流 100 mA；78M / 9M — 輸
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